SUMMARY 121 in a good and thorough manner. Especially for the Stirling engine it is important to

Nesta seção a fadiga muscular é estudada em exercícios de extensão de joelho em dinamometria isocinética, a partir de sinais de EMG-S do músculo VL coletado de 7 (sete) voluntários. Adotou-se um protocolo tradicional, em que o voluntário executava 6 (seis) séries de 10 (dez) contrações, a 60 º/s na fase concêntrica e a 180 º/s na fase excêntrica.

A primeira hipótese a ser avaliada é a de que a fase concêntrica do exercício – no qual o dinamômetro impõe uma carga resistida de forma a manter a velocidade constante (fase isocinética) – seja a mais adequada para avaliação da fadiga muscular. Esta hipótese motiva-se em razão do maior grau de não-estacionariedade do sinal de EMG-S fora desta fase, em que se observa variação significativa da velocidade angular no dinamômetro, conforme verificado por Schwartz (2010) e Schwartz et al. (2012). Nesses trabalhos os autores avaliaram a estacionariedade do sinal eletromiográfico nas regiões de carga – em que o equipamento busca manter o protocolo isocinético – e de oscilação da velocidade angular.

No caso específico de dinamometria isocinética, recomenda-se, para a redução dos efeitos das não-estacionariedades, descartar as fases onde há oscilação da velocidade, no início da região de carga, em que o membro em aceleração é conduzido pelo aparelho à velocidade constante (Schwartz, 2010). Sugere-se, portanto, que a análise do sinal EMG-S se limite a intervalos cíclicos, em que fatores biomecânicos se repetem periodicamente.

Contudo, uma questão ainda não avaliada na literatura científica disponível é o efeito do cálculo dos indicadores de fadiga nas diferentes fases (Milhomem et al., 2014e).

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Foram consideradas as fases concêntrica (FC), excêntrica e de aceleração (FA). A figura 6.37 ilustra estas fases do exercício, identificadas a partir do sinal de velocidade angular.

Figura 6.37: Fases concêntrica (FC), excêntrica (FE) e de aceleração (FA) em dinamometria isocinética (adaptado de Milhomem et al., 2014e).

Para a avaliação da fadiga, nas três fases, utilizou-se abordagem isométrica. Para a FC, foram concatenados segmentos de 300 ms do sinal de EMG-S de cada contração, calculando-se os indicadores sobre trechos sucessivos de 500 ms do sinal concatenado com perfil isométrico. Como se observa na figura 6.37, a FE e a FA são mais curtas do que a FC. Assim, nestas fases, concatenaram-se segmentos de 150 ms do sinal de EMG-S de cada contração, calculando-se os indicadores sobre trechos sucessivos de 250 ms do sinal concatenado, de forma a obter quantidade de pontos comparável à da FC para avaliação da fadiga a partir das regressões lineares em cada série de dez contrações. O trecho isocinético da FC foi determinado como o segmento que se inicia na primeira amostra do sinal de velocidade angular a atingir 95% do valor máximo, terminando na última amostra do sinal com amplitude igual ou superior a 95% do valor máximo. Outros autores, como Wilk et al. (1992), também utilizam esta definição para delimitar a fase isocinética. Para a FE, aplicou-se procedimento semelhante, porém considerando o valor mínimo, pois a velocidade angular medida pelo equipamento na FE é negativa. A FA foi considerada como toda a região compreendida entre os instantes imediatamente após o fim da FE e imediatamente antes do início da FC. Para todos os procedimentos de identificação dos ciclos, segmentação, concatenação – dos sinais de EMG-S, torque, velocidade e posição angular –, identificação de pico de torque, e cálculo de parâmetros sobre os sinais eletromiográficos e biomecânicos, foram desenvolvidas rotinas específicas em Matlab.

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A segunda questão a ser avaliada é o padrão apresentado pela eficiência neuromuscular (ENM) com a indução da fadiga muscular no VL. Tais parâmetros quantificadores de eficiência, em conjunto com a mensuração de resistência e fadiga muscular, são necessários para a avaliação objetiva de pacientes com disfunções neuromusculares, visto que a perda em longo prazo da capacidade de gerar torque e a fadiga crônica estão entre seus principais sintomas (Milner-Brown et al., 1986). Seu cálculo se baseará na definição clássica de ENM dada por Milner-Brown et al. (1986), que a define como a razão entre força e amplitude do eletromiograma. Uma das implicações deste parâmetro assim definido é que em contrações isotônicas prolongadas, por exemplo, a ENM deve apresentar um decréscimo gradual, devido ao aumento da amplitude do eletromiograma em função da fadiga muscular para que se mantenha a mesma força solicitada. Porém, em protocolo isocinético, conforme verificado por Gerdle et al. (2000), durante a fase de fadiga a amplitude do eletromiograma decresce simultaneamente ao torque. Notem-se, além disso, os resultados controversos encontrados para a amplitude do eletromiograma – padrões significativamente crescentes, significativamente decrescentes, ou, ainda, sem variações significativas (Gerdle et al., 1987; Gerdle e Langström, 1987; Gerdle e Elert, 1989; Wretling et al., 1997).

A ENM será aqui calculada _{– a partir do sinal de torque e do sinal} eletromiográfico _{–, para um trecho entre os instantes} e do exercício, como:

Isto é, dado um intervalo do exercício, a ENM é dada pela razão entre o pico de torque observado neste intervalo e o valor RMS do sinal eletromiográfico, também neste intervalo. Os valores de ENM serão calculados na FC, fase na qual, em cada ciclo completo de contração, os picos de torque são observados, como mostra a figura 6.38.

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Figura 6.38: Representação da velocidade angular normalizada (azul) e torque normalizado (verde) em um ciclo de contração durante a FC. Observa-se que o pico de torque ocorre durante esta fase, na região em que o exercício é mantido isocinético com imposição da

carga pelo dinamômetro. Trecho dos sinais de um dos voluntários.

Verifica-se que o pico de torque ocorre durante a FC, fase na qual a extensão de joelho ocorre a velocidade constante. O cálculo da ENM foi considerado para janelas de 150, 200, 250 e 300 ms.

A terceira e última questão a ser abordada é se os índices de fadiga apresentam algum padrão ao longo das seis séries de contração. Busca-se saber, portanto, se o índice de fadiga da maneira como foi definido – razão entre inclinação da reta obtida pelo ajuste linear da sequência descritora de fadiga e seu valor inicial – é sensível ao acúmulo da fadiga ao longo das séries. Assim, aos índices parciais obtidos por série de contração, aplica-se um novo ajuste linear, obtendo-se um índice total por sujeito. Desta maneira a existência de padrões será aqui avaliada a partir de testes aplicados aos índices totais. Ao longo desta seção, para os dados normalmente distribuídos, foi utilizado o teste t para avaliar a hipótese nula de que a média dos dados seja igual a zero. Rejeitando-se a hipótese de normalidade, utilizou-se o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis para avaliar se a mediana do conjunto de dados é significativamente diferente de zero. A hipótese de normalidade foi avaliada com o teste de Lilliefors. Para todos os testes o nível de significância adotado foi _.

0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 x 104 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Tempo (amostras)

Velocidade angular normalizada (azul) e Torque normalizado (verde)

Velocidade angular Torque

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6.5.1 – Resultados e discussão

Às exceções da MNF, de e de , todos os índices obtidos para a FC apresentaram-se normalmente distribuídos (teste de Lilliefors; _{). Para estes três} índices, o teste de Kruskal-Wallis indica que apresentaram o comportamento esperado – MNF decrescente, e e crescentes ( _{). Para os demais índices, o teste t} indica que o valor RMS, e a MDF apresentaram comportamento decrescente, enquanto

, e apresentaram padrão crescente com a fadiga muscular, conforme

esperado ( _{). Assim, a avaliação da fadiga na FC se mostrou de acordo com o} esperado para todos os indicadores eletromiográficos abordados. As figuras 6.39, 6.40 e 6.41 mostram as sequências descritoras de fadiga por série de contração para um dos voluntários, para os indicadores no domínio do tempo, da frequência e da DWT, respectivamente.

Figura 6.39: Sequências descritoras de fadiga por série de contração. Sujeito 1. Indicadores no domínio do tempo.

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Figura 6.40: Sequências descritoras de fadiga por série de contração. Sujeito 1. Indicadores no domínio da frequência.

Figura 6.41: Sequências descritoras de fadiga por série de contração. Sujeito 1. Indicadores no domínio da DWT.

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Na FE somente os conjuntos de índices obtidos para RMS, e MNF não se apresentaram normalmente distribuídos. Nesta fase nenhum dos índices apresentou padrão esperado, à exceção da MNF (Kruskal-Wallis; _{). Para o restante dos indicadores,} não se observou padrão crescente nem decrescente com a indução da fadiga.

Na FA os conjuntos de índices obtidos para RMS, , MNF e MDF não se mostraram normalmente distribuídos. Uma constatação interessante foi que, dentre todos os indicadores, somente os temporais _{– RMS e} – apresentaram o padrão esperado com a fadiga muscular na FA, refletindo a diminuição da amplitude do sinal de EMG. O indicador mostrou padrão oposto ao esperado, apresentando decréscimo significativo na FA (teste t unicaudal à esquerda; _{). Esta constatação para os indicadores} temporais pode encontrar respaldo nos resultados de Grabiner e Owings (2003), que verificaram que, quando um indivíduo realiza uma contração voluntária máxima – concêntrica ou excêntrica – e uma resistência mecânica lhe é imposta, então o trecho do sinal de EMG-S correspondente à fase isométrica imediatamente antes do início desta contração reflete a intensidade com que o indivíduo intencionava realizá-la. Como a FA ocorre imediatamente antes da FC _{– e, ao avaliar os indicadores RMS e} nesta última fase, observou-se para estes parâmetros um padrão significativamente decrescente –, sugere-se que estes resultados aqui observados estejam, em parte, relacionados àqueles de Grabiner e Owings (2003) e ao atraso eletromecânico que se observa em contrações dinâmicas. De fato, como mostra a figura 6.42, a região do ciclo mais semelhante ao caso isométrico é aquela em torno da qual a posição do músculo varia menos rapidamente, isto é, quando a velocidade angular cruza o zero – trecho cuja posição angular apresenta concavidade para cima – no qual, portanto, a aceleração é máxima. Assim, a região que mais aproxima o caso isométrico situa-se em torno da posição angular mínima – desde que considerada uma vizinhança deste instante com duração suficientemente pequena –, região contida na FA. Esta é uma das possíveis explicações para o padrão significativamente decrescente das variáveis RMS e que se observa na FA. Note-se ainda que esta fase é a que precede o pico de torque observado no ciclo, que reflete a intensidade com que o voluntário intenciona realizar a contração.

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Figura 6.42: Fase do exercício em torno da posição angular mínima: região contida na FA. Especialmente para os descritores espectrais, sugere-se que a FA não seja adequada para avaliar a fadiga muscular. Entre os possíveis fatores que contribuem para a inadequação à avaliação de fadiga observada na FA a partir de parâmetros espectrais, estão, além da variação abrupta na posição dos eletrodos, a rápida variação do esforço muscular (Bilodeau et al., 1990) e a correspondente variação no comprimento das fibras musculares (Inbar et al., 1987), fatores que afetam significativamente o espectro de frequências do eletromiograma (Bilodeau et al., 1990; Inbar et al., 1987). A restrição a curtas regiões cicloestacionárias contidas na FC mostrou-se mais interessante à avaliação da fadiga, pois, nestas regiões do exercício, as fibras musculares apresentam comprimento praticamente idêntico, preservando as características biomecânicas entre ciclos distintos de contração (Bonato et al., 2001).

Os valores de ENM obtidos não apresentaram tendência significativamente crescente nem decrescente (teste t; _{). Para reforçar esta verificação, foram} testadas janelas de 150, 200, 250 e 300 ms das porções dos ciclos de contração contidas na FC. Possivelmente, a dinamometria isocinética não seja a técnica experimental mais adequada para avaliar objetivamente a ENM em função das características intrínsecas que definem este exercício, no qual o dinamômetro mantém o membro involuntariamente à velocidade constante na fase concêntrica, em que ocorre o pico de torque. Estas verificações estão de acordo com os resultados de Komi e Tesch (1979) e Gerdle e Fugl-

6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 -200 -100 0 100 200 Tempo (amostras)

Fase de aceleraçao: posiçao angular mínima

Pos. angular (º) Vel. angular (º/s)